掺合料和粗骨料对C60高性能混凝土徐变性能的影响.pdf
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1、2 0 1 1 年第 1 1 期 1 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRET E AND CEMENT PRODUCTS 2 01 1 No1 1 No v e mb e r 掺合料和粗骨料对 C 6 0高性能 混凝土徐变性能的影响 肖 佳 ,陈 雷 , 邢 昊 ( 1 中南大学土木工程学院 , 长沙 4 1 0 0 7 5 ; 2 中铁大桥局集团桥科院有限公司, 武汉 4 3 0 0 3 4 ) 摘 要 : 通过混凝土徐 变试验研 究了 C 6 0高性能混凝 土的徐变性能。试 验结果表 明 , 随 着龄期增 长, 徐 变系数 增大 , 收缩变形增加 , 徐 变速率
2、降低 。同龄期 时 , 双掺 2 3 粉 煤灰和 1 0 矿粉降低 了混凝土的徐变 系数 和收缩应 变; 持荷 1 8 0 d , 纯水 泥混凝 土的徐 变 系数 为 1 3 0 4 , 而双掺 混凝土徐 变系数较纯水泥混凝土 下降 了 1 O 4 。 小石率 6 0 的 双掺 混凝土持荷 1 8 0 d的徐 变系数 为 0 9 9 6 , 较 小石 率 5 8 的徐 变 系数相应降低 了 1 4 7 。在 0 1 8 0 d测试持荷时间 内, 实测 的徐 变 系数 约为中铁规 范计算徐 变 系数的 5 3 7 2 , 约为 中交规范计算徐变 系数的 5 0 - 7 3 。 关键词: 混凝土
3、; 粉煤灰 ; 矿粉 、 石 率 ; 徐变 Ab s t r a c t :T h e c r e e p p r o p e r t i e s o f C6 0 h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e a r e s t u d i e d t h r o u g h c o n c r e t e c r e e p e x p e rime n t T h e e x p e r i me n t t e s t r e s u l t s i n d i c a t e t h a t c r e e p c o e mc i e n
4、 t a n d s h r i n k a g e d e f o r ma t i o n i n c r e a s e a n d c r e e p r a t e d e c r e a s e s wi t h a g e d e v e l o p i n g At t h e s a me a g e ,mu l t i p l e mi x t u r e o f 2 3 fl y a s h a n d 1 0 s l a g ma k e s t h e c r e e p c o e ffic i e n t a n d s h r i n k a g e s t r
5、 a i n o f c o n c r e t e r e d u c e , a n d t h e c r e e p c o e ffic i e n t o f c e me n t c o n c r e t e i s 1 3 0 4 a f t e r l o a d i n g 1 8 0 d , w h i l e t h a t o f mu h i p l e mi x t u r e c o n c r e t e d e c r e a s e s b y 1 0 - 4 c o mp a r e d wi t h t h a t o f p u r e c e m
6、e n t c o n c r e t e Af t e r l o a d i n g 1 8 0 d t h e c r e e p c o e ffic i e n t o f mu l t i p l e mi x t u r e c o n c r e t e wi t h 6 0 h a n d s t o n e r a t e i s 0 9 9 6 。w h i c h r e d u c e s b y 1 4 7 c o mp a r e d w i t h mu l t i p l e mi x t u r e c o n c r e t e wi t h 5 8 h
7、a n d s t o n e r a t e Du r i n g O- 1 8 0 d l o a d i n g t i me t h e t e s t i n g c r e e p c o e ffic i e n t i s 5 3 一 7 2 o f c a l c u l a t e d v a l u e o f C h i n e s e r a i l w a y s p e c i fi c a t i o n a n d i s 5 0 7 3 o f c a l c u l a t e d v a l u e o f Ch i n e s e t r a f fi
8、 c s p e c i f i c a t i o n Ke y wo r d s :C o n c r e t e ; F l y a s h ; S l a g ;Ha n d s t o n e r a t e ; C r e e p 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 1 1 1 1 0 5 0前言 混凝土徐变在加载初期发展较快 , 而后逐渐减 慢 , 其延续时间可达数年。一般在加载的第一个月 内完成全部徐变量的 4 0 , 3个月后完成约 6 0 , 一 年到一年半完成约 8 0 , 在 3
9、5年 内基本完成。通 过研究 , 对高性能混凝土与普通混凝土的徐变认识 得出了一些共性 的看法 : ( 1 )骨料对限制徐变起到 重要作用l J ; ( 2 ) 高性 能混凝土徐变 比普通混凝土徐 变显著降低 ,普通混凝土 的徐变系数约在 2 4之 间 ,而高性能混凝土的徐变系数在 1 8 2 4之间 , 主要归 因于高性能混凝土 的低水胶 比及较低 的干 燥徐变3 - 4 1 ; ( 3 ) 收缩徐变主要发生在浆体区 , 其不均 匀性 主要集中在浆体富集区is ; ( 4 ) 最大 的应变及最 大的应变差主要发生在界面过渡区。高性能混凝土 由于采用低水胶 比及掺加矿物掺合料和化学外加 剂改善
10、 了界面过渡区结构 ,使混凝土更趋 于均匀。 对于高性能混凝土与普通混凝土 , 由于骨料与水泥 浆应变不 同导致界面过渡 区附近区域局部 高应变 是 明显的 , 研究 表明 , 高性能混凝土界面过渡区附 近的高应变区厚度约是普通混凝土的一半 5 1 。 本文 以 C 6 0高性能混凝土为研究对象 , 在( 2 0 3 ) c ( 二 、 相对湿度 为( 6 0 5 ) 的条件下 , 开展了混凝 土 的徐变试验研究 , 探讨 掺合料和粗骨料对 C 6 0高性 能混凝土徐变性能的影响规律。 1 试验 1 1 试验原材料 水泥 : P 0 5 2 5级 ,密度 3 1 5 g c m ,实测强度 5
11、8 8 MP a。 粉煤灰 : I级 , 密度 2 7 8 g c m , 比表面积 4 7 2 m2 k g 。 矿粉 : 密度 2 9 5 g c m 。 , 比表面积 4 2 0 m V k g 。 碎石 : 5 2 5 m m碎石 , 表观密度 2 6 5 g c m , 小石 ( 5 1 0 mm) , 大石 ( 1 0 2 5 mm) 两种级配。 砂 : 表观密度 2 6 3 g c m , 细度模数 2 5 6 , 中砂 , 一 11 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 1 1 期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 7期 区, 级配
12、合格。 水 : 自来水 。 1 2 混凝土配合比 以粉煤灰和矿粉双掺 、 小石率【 小石率= 小石质 量 ( 小石质 量+ 大石质量 ) x 1 0 0 分别 为 5 8 和 6 0 ,考察粉煤灰和矿粉双掺 以及小石率对混凝土 收缩徐变的影响 , 混凝土配合比见表 1 。 1 3 试验 方法 表 1 混凝 土配合 比 k g m 按 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验 方法标准成型 1 0 0 mmx l 0 0 m mx 3 0 0 mm混凝 土试 件 ,试件成 型后在标准养护条件下养护 2 4 h后拆 模 , 拆模后继续放在标准养护室继续养护至 2 8
13、d , 测 试混凝土 2 8 d 龄期的轴压强度 。 用钢模成型 6个 1 0 0 m mx 1 0 0 m mx 4 O O mm混凝 土试件 ( 每个试件长轴方 向两个侧面中部共预埋 4 个预埋件) , 3个试件用于测试徐变变形( 采用外装 式变形测量装置测量 ) ,另外 3个用于测试 收缩变 形 ( 采用外装式变形测量装置测量) 。成型前 , 先在 钢模 内壁均匀涂抹润滑油, 再在钢模侧面从中心 向 左右 6 0 ra m处各安装一个预埋件 ( 预埋件通过丝杆 和螺母 固定在钢模侧壁 ) , 然后浇注混凝土成型 , 试 件成型后在标准养护条件下养护 2 4 h后拆模 , 拆模 后继续 放
14、在标准养 护室继续养 护至规定 龄期 , 按 G B J 8 2 8 5 普通混凝土长期性能和耐久性能试验 方法 测试规定持荷龄期 的徐变 系数。试验时取徐 变应力为混凝土 2 8 d轴压强度的 4 0 , 各配合比混 凝土 2 8 d轴压强度及加 荷徐变应力列 于表 2 。在 ( 2 0 _+ 3 ) 0 ( 2 、 相对湿度为( 6 0 5 ) 的条件下 , 采用外装千 分表 ( 千分表通过连杆与预埋件连接 , 通过测读千 分表读数计算试件变形 ) 测试 4 0 载荷水平下高性 能混凝土的徐变系数。实验的测试装置为弹簧式压 缩加荷系统 ,利用千分表测量持荷 1 d 、 3 d 、 7 d
15、、 1 4 d 、 2 8 d 、 4 5 d 、 6 0 d 、 9 0 d 、 1 2 0 d 、 1 5 0 d和 1 8 0 d混 凝土 试件 的变形值 。在测读变形的同时测定同条件放置收缩 试件的收缩值 。试件受压后 , 在 7 d 、 2 8 d 、 6 0 d和 9 0 d 检查荷载的保持情况 , 如果荷载变化大于 2 , 应予 以补足。采用 1 0 0 m mx 1 0 0 mm x 4 0 0 m m试模 , 2 4 h后 拆模并放入标准养护室养护 , 养护至 2 1 d , 移人徐变 表 2 混 凝 土轴 压强 度 及 加 荷 徐 变 应 力 一 l 2一 室继续养护至 2
16、 8 d , 根据 G B J 8 2 8 5 普通混凝土长 期性能和耐久性能试验方法 ,利用弹簧式压缩徐 变仪测试混凝土徐变。 1 4 评价指标 混凝土徐变值按式( 1 ) 计算 : : Lt mL 一 0 8 ( 1 ) 式中: 加荷 t 天后的混凝土徐变值 ; L加荷 t 天后混凝土的总变形值 , m m; 加荷时测得 的混凝土初始变形值 , mm; L 测量标距 , mm; E t 同龄期混凝土的收缩值。 徐变度按式 ( 2 ) 计算 : c f ( 2 ) 式中: 加荷 t 天的混凝土徐变度 , 1 MP a ; 徐 变应力 , MP a 。 混凝土徐变系数按式 ( 3 ) 计算 :
17、 = ( 3 ) SO 式中: 加荷 t 天的混凝土徐变系数 ; 8 混凝土在加荷时测得的初始应变值 , 即 8。: Lo 。 2 试 验结 果与 分析 2 1 徐变系数 2 1 1 粉煤灰和矿粉双掺的影响 粉煤灰 和矿粉双掺对混凝土徐变 的作用 主要 有两个方面。一方面, 粉煤灰和矿粉双掺发挥优势 互补效应 , 增 强了混凝土 的强度 、 改善了混凝土 内 部 的孔结构 、 降低 了孑 L 隙率 , 使毛细管通 道阻力增 大 , 进而提高了混凝土抵抗变形 的能力 , 降低 了混 凝土的徐变。另一方面 , 低水胶比高性能混凝土中, 有较多未参与水化的颗粒 , 颗粒 的弹性模量对混凝 学兔兔 w
18、 w w .x u e t u t u .c o m 肖 佳 , 陈雷 , 邢吴 掺合料和粗骨料对 C 6 0高性能混凝土徐变性能的影响 土徐变也有一定的影响。赵庆新等 6 1研究也得出, 水 化产物数量不是决定粉煤灰混凝土徐变 的唯一 因 素。对于高性能混凝土 , 由于水胶 比较低 , 水泥石内 部未水化水 泥较多 ,用掺合料等量替代水泥后 , 水 化后期胶凝材料体系对混凝土弹性模量 的贡献不 同 , 对 于低水胶 比混凝 土 , 未发生反应 的胶凝材料 颗粒较多 , 因此 , 颗粒 的弹性模量影 响混凝土 的弹 性模量 , 即影 响混凝 土抵抗变形 的能力 , 影 响混凝 土的收缩徐变。
19、双掺对混凝土不 同持荷 龄期徐变系数 的影 响 见图 1 。从 图 1中可知 , 随着龄期增长 , 徐变系数增 大 ; 粉煤灰和矿粉复合使用降低了混凝土的徐 变系 数 , 粉煤灰掺量 2 3 、 矿粉掺量 1 0 的混凝土 Bl的 徐变系数较纯水泥混凝土 B 0的徐变系数小 ;持荷 1 8 0 d ,纯水泥混凝土 B 0的徐变系数为 1 3 0 4 , B 1 较 B 0下降了约 1 0 4 。 持荷 龄期, d 图 1 双掺对混凝土不同持荷龄期徐变系数的影响 持荷龄期 d 图 2 小石率对混凝土不 同持荷龄期徐 变系数 的影响 2 1 2 小石率的影响 小石率对混凝土不 同持荷龄期徐变 系数
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